Il volume di una sostanza in condizioni normali. Volume di una mole di gas in condizioni normali

La massa di 1 mole di una sostanza è detta molare. Come si chiama il volume di 1 mole di una sostanza? Ovviamente questo è anche chiamato volume molare.

Qual è il volume molare dell'acqua? Quando abbiamo misurato 1 mole d'acqua, non abbiamo pesato 18 g di acqua sulla bilancia: questo è scomodo. Abbiamo utilizzato dei recipienti graduati: un cilindro o un bicchiere, poiché sapevamo che la densità dell'acqua è 1 g/ml. Pertanto, il volume molare dell'acqua è 18 ml/mol. Per liquidi e solidi, il volume molare dipende dalla loro densità (Fig. 52, a). Diverso è il discorso per i gas (Fig. 52, b).

Riso. 52.
Volumi molari (n.s.):
a - liquidi e solidi; B - sostanze gassose

Se prendi 1 mol di idrogeno H 2 (2 g), 1 mol di ossigeno O 2 (32 g), 1 mol di ozono O 3 (48 g), 1 mol anidride carbonica CO 2 (44 g) e anche 1 mole di vapore acqueo H 2 O (18 g) nelle stesse condizioni, ad esempio normale (in chimica si chiama solitamente condizioni normali (n.s.) temperatura 0 ° C e pressione 760 mm Hg. Art. , o 101,3 kPa), risulta che 1 mole di uno qualsiasi dei gas occuperà lo stesso volume, pari a 22,4 litri, e conterrà lo stesso numero di molecole - 6 × 10 23.

E se prendi 44,8 litri di gas, quanta parte della sua sostanza verrà prelevata? Naturalmente 2 moli, poiché il volume indicato è il doppio del volume molare. Quindi:

dove V è il volume del gas. Da qui

Il volume molare è quantità fisica, pari al rapporto tra il volume di una sostanza e la quantità di una sostanza.

Il volume molare delle sostanze gassose è espresso in l/mol. Vm - 22,4 l/mol. Il volume di una kilomole è detto kilomolare e si misura in m 3 /kmol (Vm = 22,4 m 3 /kmol). Di conseguenza, il volume millimolare è 22,4 ml/mmol.

Problema 1. Trova la massa di 33,6 m 3 di ammoniaca NH 3 (n.s.).

Problema 2. Trova la massa e il volume (n.v.) di 18 × 10 20 molecole di idrogeno solforato H 2 S.

Quando risolviamo il problema, prestiamo attenzione al numero di molecole 18 × 10 20. Poiché 10 20 è 1000 volte inferiore a 10 23, ovviamente i calcoli devono essere eseguiti utilizzando mmol, ml/mmol e mg/mmol.

Parole e frasi chiave

1. Volumi molari, millimolari e kilomolari dei gas.
2. Volume molare dei gas (at condizioni normali) è pari a 22,4 l/mol.
3. Condizioni normali.

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Domande e compiti

1. Trova la massa e il numero di molecole in n. tu. per: a) 11,2 litri di ossigeno; b) 5,6 m3 di azoto; c) 22,4 ml di cloro.
2. Trovare il volume che al n. tu. occorreranno: a) 3 g di idrogeno; b) 96 kg di ozono; c) 12 × 10 20 molecole di azoto.
3. Trova le densità (massa 1 litro) di argon, cloro, ossigeno e ozono a temperatura ambiente. tu. Quante molecole di ciascuna sostanza saranno contenute in 1 litro nelle stesse condizioni?
4. Calcolare la massa di 5 litri (n.s.): a) ossigeno; b) ozono; c) anidride carbonica CO2.
5. Indicare quale è più pesante: a) 5 litri di anidride solforosa (SO 2) oppure 5 litri di anidride carbonica (CO 2); b) 2 l di anidride carbonica (CO 2) o 3 l monossido di carbonio(COSÌ).

Il volume del gas può essere determinato utilizzando diverse formule. È necessario scegliere quello appropriato in base ai dati nella condizione del problema delle quantità. Un ruolo importante nella scelta della formula desiderata è giocato da questi mezzi, e in particolare: pressione e temperatura.

Istruzioni

1. La formula che si incontra particolarmente spesso nei problemi è: V = n*Vm, dove V è il volume del gas (l), n è il numero della sostanza (mol), Vm è il volume molare del gas (l/mol) , in condizioni tipiche (n.s.) è un valore standard ed è pari a 22,4 l/mol. Succede che la condizione non contiene il numero di una sostanza, ma c'è una massa di una certa sostanza, allora facciamo così: n = m/M, dove m è la massa della sostanza (g), M è la massa molare della sostanza (g/mol). Troviamo la massa molare utilizzando la tabella D.I. Mendeleev: sotto ogni elemento è scritta la sua massa nucleare, sommiamo tutte le masse e otteniamo quella che ci serve. Ma tali problemi sono piuttosto rari; solitamente il problema contiene un'equazione di reazione. La soluzione a tali problemi cambia leggermente. Diamo un'occhiata a un esempio.

2. Quale volume di idrogeno verrà rilasciato in condizioni tipiche se l'alluminio del peso di 10,8 g viene sciolto in acido cloridrico in eccesso Scriviamo l'equazione di reazione: 2Al + 6HCl(es.) = 2AlCl3 + 3H2. Trova il numero di sostanze di alluminio che hanno reagito: n(Al) = m(Al)/M(Al). Per sostituire i dati in questa formula, dobbiamo calcolare la massa molare dell'alluminio: M(Al) = 27 g/mol. Sostituiamo: n(Al) = 10,8/27 = 0,4 mol Dall'equazione vediamo che quando si sciolgono 2 moli di alluminio si formano 3 moli di idrogeno. Calcoliamo la quantità di sostanza idrogeno formata da 0,4 mol di alluminio: n(H2) = 3 * 0,4/2 = 0,6 mol. Successivamente, sostituiamo i dati nella formula per trovare il volume dell'idrogeno: V = n*Vm = 0,6*22,4 = 13,44 litri. Quindi abbiamo ottenuto il risultato.

3. Se si tratta di un sistema a gas, vale la seguente formula: q(x) = V(x)/V, dove q(x)(phi) è la frazione di volume del componente, V(x) è il volume del componente (l), V – volume del sistema (l). Per trovare il volume di un componente, otteniamo la formula: V(x) = q(x)*V. E se devi trovare il volume del sistema, allora: V = V(x)/q(x).

Un gas in cui l'interazione tra le molecole è trascurabile è considerato impeccabile. Lo stato di un gas è caratterizzato, oltre che dalla pressione, anche dalla temperatura e dal volume. Le relazioni tra questi parametri si riflettono nelle leggi dei gas.

Istruzioni

1. La pressione di un gas è direttamente proporzionale alla sua temperatura, alla quantità di sostanza, e inversamente proporzionale al volume del contenitore occupato dal gas. L'indicatore di proporzionalità è il gas continuo universale R, pari a circa 8,314. Si misura in joule divisi per moli e divisi per kelvin.

2. Questa disposizione costituisce la connessione matematica P=?RT/V, dove? – numero di sostanza (mol), R=8.314 – gas universale continuo (J/mol K), T – temperatura del gas, V – volume. La pressione è espressa in pascal. Può anche essere espresso in atmosfere, con 1 atm = 101.325 kPa.

3. La connettività considerata è una conseguenza dell'equazione di Mendeleev-Clapeyron PV=(m/M) RT. Qui m è la massa del gas (g), M è la sua massa molare (g/mol) e la frazione m/M dà come risultato il numero di sostanza?, o il numero di moli. L'equazione di Mendeleev-Clapeyron è oggettiva per tutti i gas che possono essere considerati impeccabili. Questa è una legge fisica e chimica fondamentale dei gas.

4. Quando si monitora il comportamento di un gas ideale, si parla delle cosiddette condizioni tipiche ambiente, con cui abbiamo a che fare soprattutto spesso nella realtà. Pertanto, i dati tipici (n.s.) presuppongono una temperatura di 0 gradi Celsius (o 273,15 gradi sulla scala Kelvin) e una pressione di 101,325 kPa (1 atm). È stato scoperto un valore che equivale al volume di una mole di gas ideale nelle seguenti condizioni: Vm = 22,413 l/mol. Questo volume è chiamato molare. Il volume molare è una delle principali costanti chimiche utilizzate nella risoluzione dei problemi.

5. La cosa principale da capire è che con pressione e temperatura continue, anche il volume del gas non cambia. Questo affascinante postulato è formulato nella legge di Avogadro, la quale afferma che il volume di un gas è direttamente proporzionale al numero di moli.

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Esistono altre formule per trovare il volume, ma se devi trovare il volume di un gas, sono adatte solo le formule fornite in questo articolo.

Per conoscere la composizione di eventuali sostanze gassose è necessario essere in grado di operare con concetti come volume molare, massa molare e densità della sostanza. In questo articolo vedremo cos'è il volume molare e come calcolarlo?

Quantità di sostanza

Vengono effettuati calcoli quantitativi per realizzare effettivamente un particolare processo o per conoscere la composizione e la struttura di una determinata sostanza. Questi calcoli sono scomodi da eseguire con valori assoluti della massa di atomi o molecole perché sono molto piccoli. Anche le masse atomiche relative non possono essere utilizzate nella maggior parte dei casi, poiché non sono correlate a misure generalmente accettate di massa o volume di una sostanza. Pertanto è stato introdotto il concetto di quantità di una sostanza, che viene denotata Lettera greca v (nudo) o n. La quantità di una sostanza è proporzionale al numero di unità strutturali (molecole, particelle atomiche) contenute nella sostanza.

L'unità di quantità di una sostanza è la mole.

Una mole è una quantità di sostanza che contiene lo stesso numero di unità strutturali quanti sono gli atomi in 12 g di isotopo di carbonio.

La massa di 1 atomo è 12 a. e.m., quindi il numero di atomi contenuti in 12 g di isotopo di carbonio è pari a:

Na= 12g/12*1,66057*10 elevato alla potenza-24g=6,0221*10 elevato alla potenza di 23

La quantità fisica Na è chiamata costante di Avogadro. Una mole di qualsiasi sostanza contiene 6,02 * 10 elevato alla potenza di 23 particelle.

Riso. 1. Legge di Avogadro.

Volume molare del gas

Il volume molare di un gas è il rapporto tra il volume di una sostanza e la quantità di tale sostanza. Questo valore viene calcolato dividendo massa molare sostanza per la sua densità secondo la seguente formula:

dove Vm è il volume molare, M è la massa molare e p è la densità della sostanza.

Riso. 2. Formula del volume molare.

IN sistema internazionale La misura del volume molare delle sostanze gassose viene effettuata in metri cubi per mole (m 3 /mol)

Il volume molare delle sostanze gassose differisce dalle sostanze allo stato liquido e solido in quanto un elemento gassoso con una quantità di 1 mole occupa sempre lo stesso volume (se sono soddisfatti gli stessi parametri).

Il volume del gas dipende dalla temperatura e dalla pressione, quindi durante il calcolo è necessario prendere il volume del gas in condizioni normali. Le condizioni normali sono considerate una temperatura di 0 gradi e una pressione di 101,325 kPa. Il volume molare di 1 mole di gas in condizioni normali è sempre lo stesso e pari a 22,41 dm 3 /mol. Questo volume è chiamato volume molare gas ideale. Cioè, in 1 mole di qualsiasi gas (ossigeno, idrogeno, aria) il volume è 22,41 dm 3 /m.

Riso. 3. Volume molare del gas in condizioni normali.

Tabella "volume molare dei gas"

La tabella seguente mostra il volume di alcuni gas:

Gas	Volume molare, l
H2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH3	22,065
COSÌ 2	21,888
Ideale	22,41383

Cosa abbiamo imparato?

Il volume molare di un gas studiato in chimica (grado 8), insieme alla massa molare e alla densità, sono quantità necessarie per determinare la composizione di un particolare sostanza chimica. Una caratteristica di un gas molare è che una mole di gas contiene sempre lo stesso volume. Questo volume è chiamato volume molare del gas.

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^ Massa molare e volume molare di una sostanza. La massa molare è la massa di una mole di una sostanza. Si calcola attraverso la massa e la quantità della sostanza utilizzando la formula:

Мв = К· Мr (1)

Dove: K è il coefficiente di proporzionalità pari a 1 g/mol.

Infatti, per l'isotopo del carbonio 12 6 C Ar = 12, e la massa molare degli atomi (per definizione del concetto “mole”) è 12 g/mol. Di conseguenza i valori numerici delle due masse coincidono, il che significa K = 1. Ne consegue che la massa molare di una sostanza, espressa in grammi per mole, ha lo stesso valore numerico della sua massa molecolare relativa(atomico) peso. Pertanto, la massa molare dell’idrogeno atomico è 1.008 g/mol, l’idrogeno molecolare – 2.016 g/mol, l’ossigeno molecolare – 31.999 g/mol.

Secondo la legge di Avogadro, lo stesso numero di molecole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume nelle stesse condizioni. D'altra parte, 1 mole di qualsiasi sostanza contiene (per definizione) lo stesso numero di particelle. Ne consegue che a una certa temperatura e pressione 1 mole di qualsiasi sostanza allo stato gassoso occupa lo stesso volume.

Il rapporto tra il volume occupato da una sostanza e la sua quantità è chiamato volume molare della sostanza. In condizioni normali (101,325 kPa; 273 K), il volume molare di qualsiasi gas è pari a 22,4l/mol(più precisamente Vn = 22,4 l/mol). Questa affermazione è vera per un gas del genere, quando si possono trascurare altri tipi di interazione delle sue molecole tra loro, ad eccezione della loro collisione elastica. Tali gas sono chiamati ideali. Per i gas non ideali, detti gas reali, i volumi molari sono diversi e leggermente diversi da valore esatto. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, la differenza si riflette solo nella quarta cifra significativa e in quelle successive.

Le misurazioni dei volumi di gas vengono solitamente eseguite in condizioni diverse dal normale. Per riportare il volume del gas a condizioni normali, è possibile utilizzare un'equazione che combina le leggi dei gas di Boyle-Mariotte e Gay-Lussac:

pV / T = p 0 V 0 / T 0

Dove: V è il volume del gas alla pressione p e alla temperatura T;

V 0 – volume di gas a pressione normale p 0 (101,325 kPa) e temperatura T 0 (273,15 K).

Le masse molari dei gas possono anche essere calcolate utilizzando l'equazione di stato di un gas ideale, l'equazione di Clapeyron-Mendeleev:

pV = m B RT / M B ,

Dove: p – pressione del gas, Pa;

V – il suo volume, m3;

M B - massa della sostanza, g;

M B – la sua massa molare, g/mol;

T - temperatura assoluta, A;

R è la costante universale dei gas pari a 8,314 J/(mol K).

Se il volume e la pressione di un gas sono espressi in altre unità di misura, allora il valore della costante dei gas nell'equazione di Clapeyron-Mendeleev assumerà un valore diverso. Può essere calcolato utilizzando una formula derivata dalla legge combinata stato gassoso per una mole di sostanza in condizioni normali per una mole di gas:

R = (p0V0 / T0)

Esempio 1. Espresso in moli: a) 6.0210 21 molecole di CO 2; b) 1.2010 24 atomi di ossigeno; c) 2.0010 23 molecole d'acqua. Qual è la massa molare di queste sostanze?

Soluzione. Una mole è la quantità di una sostanza che contiene un numero di particelle di qualsiasi tipo particolare pari alla costante di Avogadro. Quindi, a) 6.0210 21 i.e. 0,01 moli; b) 1.2010 24, cioè 2 mol; c) 2.0010 23, cioè 1/3 mol. La massa di una mole di una sostanza è espressa in kg/mol o g/mol. La massa molare di una sostanza in grammi è numericamente uguale alla sua massa molecolare (atomica) relativa, espressa in unità di massa atomica (amu)

Poiché i pesi molecolari di CO 2 e H 2 O e massa atomica l'ossigeno sono rispettivamente pari a 44; 18 e 16 amu, allora le loro masse molari sono pari: a) 44 g/mol; b) 18 g/mol; c) 16 g/mol.

Esempio 2. Calcolare la massa assoluta di una molecola di acido solforico in grammi.

Soluzione. Una mole di qualsiasi sostanza (vedi esempio 1) contiene la costante di Avogadro N A di unità strutturali (nel nostro esempio, molecole). La massa molare di H 2 SO 4 è 98,0 g/mol. Pertanto, la massa di una molecola è 98/(6,02 10 23) = 1,63 10 -22 g.

Volume molare- il volume di una mole di sostanza, valore ottenuto dividendo la massa molare per la densità. Caratterizza la densità di impaccamento delle molecole.

Senso N A = 6.022…×10 23 chiamato numero di Avogadro dal nome del chimico italiano Amedeo Avogadro. Questa è la costante universale per minuscole particelle qualsiasi sostanza.

È questo numero di molecole che contiene 1 mole di ossigeno O2, lo stesso numero di atomi in 1 mole di ferro (Fe), molecole in 1 mole di acqua H2O, ecc.

Secondo la legge di Avogadro, 1 mole di gas ideale at condizioni normali ha lo stesso volume Vm= 22.413 996(39) l. In condizioni normali, la maggior parte dei gas è vicina all'ideale, quindi tutti informazioni di base sul volume molare degli elementi chimici si riferisce alle loro fasi condensate, salvo diversa indicazione

Insieme a massa e volume calcoli chimici Spesso viene utilizzata una quantità di sostanza proporzionale al numero di unità strutturali contenute nella sostanza. In ogni caso occorre indicare a quali unità strutturali si intende far riferimento (molecole, atomi, ioni, ecc.). L'unità di quantità di una sostanza è la mole.

La mole è la quantità di sostanza contenente tante molecole, atomi, ioni, elettroni o altre unità strutturali quanti sono gli atomi in 12 g dell'isotopo di carbonio 12C.

Il numero di unità strutturali contenute in 1 mole di sostanza (costante di Avogadro) è determinato con grande precisione; nei calcoli pratici si assume pari a 6,02 1024 mol -1.

Non è difficile dimostrare che la massa di 1 mole di una sostanza (massa molare), espressa in grammi, è numericamente uguale alla massa molecolare relativa di tale sostanza.

Sì, relativo peso molecolare(o, peso molecolare abbreviato) del cloro libero C1g è 70,90. Pertanto, la massa molare del cloro molecolare è 70,90 g/mol. Tuttavia, la massa molare degli atomi di cloro è la metà (45,45 g/mol), poiché 1 mole di molecole di cloro Cl contiene 2 moli di atomi di cloro.

Secondo la legge di Avogadro, volumi uguali Qualsiasi gas prelevato alla stessa temperatura e alla stessa pressione contiene lo stesso numero di molecole. In altre parole, lo stesso numero di molecole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume nelle stesse condizioni. Allo stesso tempo, 1 mole di qualsiasi gas contiene lo stesso numero di molecole. Pertanto, nelle stesse condizioni, 1 mole di qualsiasi gas occupa lo stesso volume. Questo volume è chiamato volume molare del gas e in condizioni normali (0°C, pressione 101, 425 kPa) è pari a 22,4 litri.

Ad esempio, l’affermazione “il contenuto di anidride carbonica dell’aria è 0,04% (vol.)” significa che ad una pressione parziale di CO 2 pari a quella dell’aria e alla stessa temperatura, l’anidride carbonica contenuta nell’aria prenderà pari allo 0,04% del volume totale occupato dall'aria.

Compito di prova

1. Confronta il numero di molecole contenute in 1 g di NH 4 e in 1 g di N 2. In quale caso e quante volte il numero di molecole è maggiore?

2. Esprimi la massa di una molecola di anidride solforosa in grammi.

4. Quante molecole ci sono in 5,00 ml di cloro in condizioni standard?

4. Quale volume in condizioni normali è occupato da 27 10 21 molecole di gas?

5. Esprimi la massa di una molecola di NO 2 in grammi -

6. Qual è il rapporto tra i volumi occupati da 1 mole di O2 e 1 mole di Oz (le condizioni sono le stesse)?

7. Masse uguali di ossigeno, idrogeno e metano vengono prelevate nelle stesse condizioni. Trova il rapporto tra i volumi di gas prelevati.

8. Alla domanda su quanto volume occuperà 1 mole d'acqua in condizioni normali, la risposta è stata: 22,4 litri. È questa la risposta corretta?

9. Esprimi la massa di una molecola di HCl in grammi.

Quante molecole di anidride carbonica ci sono in 1 litro di aria se il contenuto volumetrico di CO 2 è dello 0,04% (condizioni normali)?

10. Quante moli sono contenute in 1 m 4 di qualsiasi gas in condizioni normali?

11. Esprimi in grammi la massa di una molecola di H 2 O-

12. Quante moli di ossigeno ci sono in 1 litro d'aria, se il volume

14. Quante moli di azoto ci sono in 1 litro di aria se il suo contenuto volumetrico è del 78% (condizioni normali)?

14. Masse uguali di ossigeno, idrogeno e azoto vengono prelevate nelle stesse condizioni. Trova il rapporto tra i volumi di gas prelevati.

15. Confronta il numero di molecole contenute in 1 g di NO 2 e in 1 g di N 2. In quale caso e quante volte il numero di molecole è maggiore?

16. Quante molecole sono contenute in 2,00 ml di idrogeno in condizioni standard?

17. Esprimi in grammi la massa di una molecola di H 2 O-

18. Quale volume in condizioni normali è occupato da 17 10 21 molecole di gas?

VELOCITÀ DELLE REAZIONI CHIMICHE

Quando si definisce il concetto velocità reazione chimica è necessario distinguere tra reazioni omogenee ed eterogenee. Se una reazione avviene in un sistema omogeneo, ad esempio in una soluzione o in una miscela di gas, avviene nell'intero volume del sistema. Velocità di reazione omogeneaè la quantità di una sostanza che reagisce o si forma a seguito di una reazione per unità di tempo per unità di volume del sistema. Poiché il rapporto tra il numero di moli di una sostanza e il volume in cui è distribuita è la concentrazione molare della sostanza, la velocità di una reazione omogenea può anche essere definita come variazione della concentrazione per unità di tempo di una qualsiasi delle sostanze: il reagente iniziale o il prodotto di reazione. Per garantire che il risultato del calcolo sia sempre positivo, indipendentemente dal fatto che si basi su un reagente o su un prodotto, nella formula viene utilizzato il segno “±”:

A seconda della natura della reazione, il tempo può essere espresso non solo in secondi, come richiesto dal sistema SI, ma anche in minuti o ore. Durante la reazione, l'entità della sua velocità non è costante, ma cambia continuamente: diminuisce al diminuire delle concentrazioni delle sostanze di partenza. Il calcolo sopra fornisce il valore medio della velocità di reazione in un certo intervallo di tempo Δτ = τ 2 – τ 1. La vera velocità (istantanea) è definita come il limite al quale tende il rapporto Δ CON/ Δτ con Δτ → 0, cioè la velocità reale è uguale alla derivata della concentrazione rispetto al tempo.

Per una reazione la cui equazione contiene coefficienti stechiometrici diversi dall'unità, i valori di velocità espressi per sostanze diverse non sono gli stessi. Ad esempio, per la reazione A + 4B = D + 2E, il consumo della sostanza A è di una mole, la fornitura della sostanza B è di tre moli e l'input della sostanza E è di due moli. Ecco perché υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) o υ (E). = ⅔ υ (IN) .

Se avviene una reazione tra sostanze situate in fasi diverse di un sistema eterogeneo, può avvenire solo all'interfaccia tra queste fasi. Ad esempio, l'interazione tra una soluzione acida e un pezzo di metallo avviene solo sulla superficie del metallo. Velocità di reazione eterogeneaè la quantità di sostanza che reagisce o si forma a seguito di una reazione per unità di tempo per unità di superficie di interfaccia:

.

La dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione dei reagenti è espressa dalla legge masse attive: a temperatura costante, la velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale al prodotto delle concentrazioni molari delle sostanze reagenti elevate a potenze pari ai coefficienti nelle formule di queste sostanze nell'equazione di reazione. Poi per la reazione

2A+B → prodotti

il rapporto è valido υ ~ · CON A2 · CON B, e per la transizione all'uguaglianza viene introdotto un coefficiente di proporzionalità k, chiamato costante di velocità di reazione:

υ = k· CON A2 · CON B = k·[A]2 ·[B]

(le concentrazioni molari nelle formule possono essere indicate con la lettera CON con il corrispondente indice e la formula della sostanza racchiusi tra parentesi quadre). Il significato fisico della costante di velocità di reazione è la velocità di reazione a concentrazioni di tutti i reagenti pari a 1 mol/l. La dimensione della costante di velocità di reazione dipende dal numero di fattori sul lato destro dell'equazione e può essere c –1 ; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2), ecc., cioè tale che in ogni caso, nei calcoli, la velocità di reazione è espressa in mol · l –1 · s –1.

Per le reazioni eterogenee, l'equazione della legge dell'azione di massa include le concentrazioni solo di quelle sostanze che si trovano in fase gassosa o in soluzione. La concentrazione di una sostanza nella fase solida è un valore costante ed è inclusa nella costante di velocità, ad esempio, per il processo di combustione del carbone C + O 2 = CO 2, la legge dell'azione di massa è scritta:

υ = k io·cost··= k·,

Dove k= k io cost.

Nei sistemi in cui una o più sostanze sono gas, la velocità di reazione dipende anche dalla pressione. Ad esempio, quando l'idrogeno interagisce con il vapore di iodio H 2 + I 2 = 2HI, la velocità della reazione chimica sarà determinata dall'espressione:

υ = k··.

Se si aumenta la pressione, ad esempio, di 4 volte, il volume occupato dal sistema diminuirà della stessa quantità e, di conseguenza, le concentrazioni di ciascuna delle sostanze reagenti aumenteranno della stessa quantità. La velocità di reazione in questo caso aumenterà di 9 volte

Dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura descritto dalla regola di van't Hoff: con ogni aumento di 10 gradi della temperatura, la velocità di reazione aumenta di 2-4 volte. Ciò significa che man mano che la temperatura aumenta progressione aritmetica la velocità di una reazione chimica aumenta in modo esponenziale. La base nella formula di progressione è coefficiente di temperatura della velocità di reazioneγ, che mostra quante volte aumenta la velocità di una data reazione (o, che è la stessa cosa, la costante di velocità) con un aumento della temperatura di 10 gradi. Matematicamente la regola di Van't Hoff è espressa dalle formule:

O

dove e sono rispettivamente le velocità di reazione iniziali T 1 e finale T 2 temperature. La regola di Van't Hoff può essere espressa anche dalle seguenti relazioni:

; ; ; ,

dove e sono rispettivamente la velocità e la costante di velocità della reazione alla temperatura T; e – gli stessi valori a temperatura T +10N; N– numero di intervalli di “dieci gradi” ( N =(T 2 –T 1)/10), di cui è cambiata la temperatura (può essere un numero intero o frazionario, positivo o negativo).

Compito di prova

1. Trovare il valore della costante di velocità per la reazione A + B -> AB, se a concentrazioni delle sostanze A e B pari rispettivamente a 0,05 e 0,01 mol/l, la velocità di reazione è 5 10 -5 mol/(l -min).

2. Quante volte cambierà la velocità della reazione 2A + B -> A2B se la concentrazione della sostanza A aumenta di 2 volte e la concentrazione della sostanza B diminuisce di 2 volte?

4. Quante volte si dovrebbe aumentare la concentrazione della sostanza B 2 nel sistema 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g), in modo che quando la concentrazione della sostanza A diminuisca di 4 volte , la velocità della reazione diretta non cambia?

4. Qualche tempo dopo l'inizio della reazione 3A+B->2C+D, le concentrazioni delle sostanze erano: [A] =0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] =0,008 mol/l. Quali sono le concentrazioni iniziali delle sostanze A e B?

5. Nel sistema CO + C1 2 = COC1 2, la concentrazione è stata aumentata da 0,04 a 0,12 mol/l e la concentrazione di cloro è stata aumentata da 0,02 a 0,06 mol/l. Quante volte è aumentata la velocità della reazione diretta?

6. La reazione tra le sostanze A e B è espressa dall'equazione: A + 2B → C. Le concentrazioni iniziali sono: [A] 0 = 0,04 mol/l, [B] o = 0,05 mol/l. La costante di velocità di reazione è 0,4. Trovare velocità iniziale reazioni e la velocità di reazione dopo un certo tempo, quando la concentrazione della sostanza A diminuisce di 0,01 mol/l.

7. Come cambierà la velocità della reazione 2CO + O2 = 2CO2, che avviene in un recipiente chiuso, se la pressione viene raddoppiata?

8. Calcolare quante volte aumenterà la velocità di reazione se la temperatura del sistema viene aumentata da 20 °C a 100 °C, assumendo il valore del coefficiente di temperatura della velocità di reazione pari a 4.

9. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) se la pressione nel sistema viene aumentata di 4 volte;

10. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) se il volume del sistema viene ridotto di 4 volte?

11. Come cambierà la velocità della reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) se la concentrazione di NO viene aumentata di 4 volte?

12. Qual è il coefficiente di temperatura della velocità di reazione se, con un aumento della temperatura di 40 gradi, la velocità di reazione

aumenta di 15,6 volte?

14. . Trovare il valore della costante di velocità per la reazione A + B -> AB, se a concentrazioni delle sostanze A e B pari rispettivamente a 0,07 e 0,09 mol/l, la velocità di reazione è 2,7 10 -5 mol/(l-min ).

14. La reazione tra le sostanze A e B è espressa dall'equazione: A + 2B → C. Le concentrazioni iniziali sono: [A] 0 = 0,01 mol/l, [B] o = 0,04 mol/l. La costante di velocità di reazione è 0,5. Trovare la velocità di reazione iniziale e la velocità di reazione dopo un certo tempo, quando la concentrazione della sostanza A diminuisce di 0,01 mol/l.

15. Come cambierà la velocità di reazione 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.) se la pressione nel sistema viene raddoppiata;

16. Nel sistema CO + C1 2 = COC1 2, la concentrazione è stata aumentata da 0,05 a 0,1 mol/l e la concentrazione di cloro è stata aumentata da 0,04 a 0,06 mol/l. Quante volte è aumentata la velocità della reazione diretta?

17. Calcolare quante volte aumenterà la velocità di reazione se la temperatura del sistema viene aumentata da 20 °C a 80 °C, assumendo il valore del coefficiente di temperatura della velocità di reazione pari a 2.

18. Calcolare quante volte aumenterà la velocità di reazione se la temperatura del sistema viene aumentata da 40 °C a 90 °C, assumendo il valore del coefficiente di temperatura della velocità di reazione pari a 4.

LEGAME CHIMICO. FORMAZIONE E STRUTTURA DELLE MOLECOLE

1.Che tipi di legami chimici conosci? Fornisci un esempio della formazione di un legame ionico utilizzando il metodo del legame di valenza.

2. Quale legame chimico chiamato covalente? Qual è la caratteristica del tipo di legame covalente?

4. Quali proprietà sono caratterizzate da un legame covalente? Dimostralo con esempi specifici.

4. Che tipo di legame chimico c'è nelle molecole di H2; Cl2HC1?

5.Qual è la natura dei legami nelle molecole? NCI 4 CS2, CO2? Indicare per ciascuno di essi la direzione dello spostamento della coppia elettronica comune.

6. Quale legame chimico è chiamato ionico? Qual è la caratteristica del legame di tipo ionico?

7. Che tipo di legame c'è nelle molecole di NaCl, N 2, Cl 2?

8. Immagina tutto modi possibili sovrapposizione dell'orbitale s con l'orbitale p;. Indicare la direzione della comunicazione in questo caso.

9. Spiegare il meccanismo donatore-accettore legame covalente usando l'esempio della formazione dello ione fosfonio [PH 4 ]+.

10. Nelle molecole di CO, C0 2, il legame è polare o non polare? Spiegare. Descrivere il legame idrogeno.

11. Perché alcune molecole che hanno legami polari sono generalmente non polari?

12.Covalente o tipo ionico la comunicazione è tipica di seguenti collegamenti: Nal, S02, KF? Perché legame ionicoè il caso limite di covalente?

14. Cos'è collegamento metallico? In cosa differisce da un legame covalente? Quali proprietà dei metalli determina?

14. Qual è la natura dei legami tra gli atomi nelle molecole; KHF2, H20, HNO ?

15. Come possiamo spiegare l'elevata forza di legame tra gli atomi nella molecola di azoto N2 e la forza significativamente inferiore nella molecola di fosforo P4?

16. Che tipo di legame è chiamato legame idrogeno? Perché si formano le molecole di H2S e HC1, a differenza di H2O e HF legami idrogeno non tipico?

17. Quale legame è chiamato ionico? Un legame ionico ha le proprietà di saturazione e direzionalità? Perché è un caso estremo di legame covalente?

18. Che tipo di legame c'è nelle molecole NaCl, N 2, Cl 2?